專利名稱：襯底支撐基座和應用該襯底支撐基座的化學氣相沉積設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種襯底支撐基座，以及一種應用該襯底支撐基座的化學氣相沉 積設備，特別涉及一種用于制造薄膜太陽能電池的襯底支撐基座以及應用該襯底支撐基座 的低壓化學氣相沉積設備。
背景技術：
薄膜太陽能電池在弱光條件下仍可發(fā)電，其生產過程能耗低，具備大幅度降低原 材料和制造成本的潛力。因此，目前市場對薄膜太陽能電池的需求正逐漸增長，而制造薄膜 太陽能電池的技術更成為近年來的研究熱點?；瘜W氣相沉積設備(CVD)是制造薄膜太陽能電池的一種重要設備。請參閱圖1，為 現有技術的CVD設備的剖面示意圖。該CVD設備1包括一腔體11，設置于腔體11內的噴 淋頭12，和面對噴淋頭12設置的加熱裝置13。沉積薄膜時，將襯底14設置于加熱裝置13 上，加熱裝置13將襯底14加熱到一定的溫度，并保持襯底14的溫度。反應氣體通過噴淋 頭12進入腔體11內，并在被加熱的襯底14表面發(fā)生熱反應，以在襯底表面沉積一層薄膜。在薄膜沉積過程中，襯底14上溫度的均勻性將直接影響沉積薄膜的均勻性。進一 步請參閱圖2，其顯示了一種現有技術的加熱裝置13，包括加熱基座131、電熱絲132和電源 133。其中，所述加熱絲132是鑲嵌于加熱基座131內部的。所述電源133電連接該電熱絲 132，并為電熱絲132提供工作電源。所述加熱基座131具有一上表面134，襯底14被設置 在該上表面134。當電源133通電后，電熱絲132被加熱，通過加熱基座131將放置在其上 表面134上的襯底14加熱到一定溫度，以進行薄膜沉積。隨著薄膜太陽能電池技術的不斷進步和發(fā)展，襯底14的尺寸也越來越大。然而現 有技術中，加熱基座131與襯底14之間采用面接觸的方式，在襯底14的外緣區(qū)域，由于散 熱速度較其中間區(qū)域快，因此在加熱過程中會引起襯底14的中間區(qū)域與邊緣區(qū)域的溫度 不均勻，進而直接影響在襯底14上所沉積的薄膜的均勻性。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種襯底支撐基座和應用該襯底支撐基座的化學氣 相沉積設備，以解決現有技術中存在的加熱過程中會引起襯底的中間區(qū)域與邊緣區(qū)域的溫 度不均勻的問題。本實用新型的技術方案是提供一種襯底支撐基座，其包含一加熱基座，該加熱基 座被分隔形成若干個中央加熱區(qū)域和若干個外部邊緣加熱區(qū)域；若干加熱源，其被嵌設在 中央加熱區(qū)域和外部邊緣加熱區(qū)域中；電源控制器，其與加熱源耦合連接；其中，所述的加 熱基座的上表面具有一中間凹陷部和凸起外緣；且該加熱基座上分布設置有若干個通氣孔 以傳輸熱傳導氣體。所述的加熱源包含若干第一加熱源和第二加熱源；該第一加熱源對應嵌設在中央 加熱區(qū)域中；該第二加熱源對應嵌設在外部邊緣加熱區(qū)域中。
3[0009]所述的第一加熱源和第二加熱源均為電熱絲。本實用新型的一種優(yōu)選實施例中，所述的電源控制器分別與每個第一加熱源以及 第二加熱源耦合連接。本實用新型的一種優(yōu)選實施例中，所述的電源控制器包含分別與每個第一加熱 源耦合連接的第一電源控制器；以及分別與每個第二加熱源耦合連接的第二電源控制器。進一步，所述熱傳導氣體為氦氣。所述的襯底的外邊緣與凸起外緣之間具有縫隙。所述的加熱基座中間凹陷部的底表面上設置若干個支撐襯底的凸臺，所述襯底的 面積大于1平方米。本實用新型還提供一種應用所述的襯底支撐基座的化學氣相沉積設備，其包含 一腔體，設置于腔體內的噴淋頭，面對噴淋頭設置的襯底支撐基座，以及設置于襯底支撐基 座上的襯底。所述的化學氣相沉積設備為低壓化學氣相沉積設備。本實用新型所提供的襯底支撐基座以及應用該襯底支撐基座的化學氣相沉積設 備，利用以下所列的技術特征等，從多方面改善加熱過程中的襯底的溫度均勻性，提高所沉 積薄膜的均勻性。1)將加熱基座分為中央加熱區(qū)及外部邊緣加熱區(qū)域，使得襯底的邊緣與中間區(qū)域 能夠被均勻加熱；2)采用所述電源控制器分別獨立控制設置在中央或邊緣加熱區(qū)域內的第一 /第 二加熱源，以進行不同程度的加熱，進一步確保了襯底各個區(qū)域加熱的均勻性；3)所述加熱基座的上表面形成一中間凹陷部和凸起外緣，所述襯底被容納在中間 凹陷部內，所述凸起外緣包圍所述襯底的外邊緣，以減緩襯底外邊緣的散熱速度；4)通過在所述加熱基座上分布設置若干通氣孔，利用熱傳導氣體從背面吹向襯 底，對其進行直接接觸式的均勻加熱。本實用新型所提供的襯底支撐基座以及應用該襯底支撐基座的化學氣相沉積設 備，尤其適用于在大尺寸的襯底(玻璃襯底)上沉積薄膜，在加熱過程中襯底具有極好的溫 度均勻性，使得沉積的薄膜因此具有良好的均勻性。

圖1是現有技術中化學氣相沉積設備的剖面結構示意圖；圖2是現有技術中加熱裝置的剖面結構示意圖；圖3是本實用新型的化學氣相沉積設備的剖面結構示意圖；圖4是本實用新型中襯底支撐基座的俯視圖；圖5是本實用新型中襯底支撐基座的剖面結構示意圖。
具體實施方式
以下結合圖3 圖5，詳細說明本實用新型的具體實施方式
。請參見圖3，是本實用新型的化學氣相沉積設備的剖面結構示意圖。其包含一腔 體21，設置于腔體21內的噴淋頭22和面對噴淋頭22設置的襯底支撐基座23。本實施例中，所述的化學氣相沉積設備為低壓化學氣相沉積設備。將襯底M設置于襯底支撐基座23上，該襯底支撐基座23將襯底M加熱到一定的 溫度，并保持襯底M的溫度。反應氣體通過噴淋頭22進入腔體21內，并在被加熱的襯底 24表面發(fā)生熱反應，以在襯底M表面沉積一層薄膜。該薄膜通常為透明電極層，例如ZnO (氧化鋅)透明電極層。如圖5所示，其顯示了所述襯底支撐基座23的剖面結構示意圖。該襯底支撐基座 23包含一加熱基座，若干加熱源和電源控制器236。其中，該加熱基座被分隔形成多個區(qū) 域，具體包含若干個中央加熱區(qū)域232和若干個外部邊緣加熱區(qū)域231。所述的加熱源包含 若干第一加熱源235，其分別一一對應嵌設在若干中央加熱區(qū)域232中；還包含若干第二加 熱源233，其分別一一對應嵌設在若干外部邊緣加熱區(qū)域231中。在本實施例中，所述的第 一加熱源235和第二加熱源233均為電熱絲。所述加熱基座的材料為金屬材料，以使得被 加熱的第一加熱源235和第二加熱源233的熱量能傳導給所述加熱基座。具體地，在本實 施例中所述加熱基座的材料可采用鋁材，所述第一加熱源235和第二加熱源233通常被加 熱到200-300攝氏度。所述的電源控制器236分別與每個第一加熱源235以及第二加熱源233耦合連 接，其分別獨立控制位于加熱基座的中央加熱區(qū)域232的第一加熱源235以及位于加熱基 座外部邊緣加熱區(qū)域231的第二加熱源233，從而使得位于不同區(qū)域的加熱源具有不同的 加熱程度。一般由于外部邊緣區(qū)域的散熱速度較中間區(qū)域快，因此會控制第二加熱源233 相較于第一加熱源235有更強的加熱程度，有效補償加熱基座外部邊緣區(qū)域與中央區(qū)域在 加熱過程中的溫度不均勻，進而保證整個襯底M表面不同區(qū)域的溫度均勻性。在本實用新型的另一種優(yōu)選實施方式中，也可采用兩個電源控制器，其中一個電 源控制器與若干位于加熱基座內的中央加熱區(qū)域232的第一加熱源235耦合連接，用以單 獨控制第一加熱源235的加熱過程。另一個電源控制器與若干位于加熱基座外部邊緣加熱 區(qū)域231的第二加熱源233耦合連接，用以單獨控制第二加熱源233的加熱過程。如此可 分別設定中央加熱區(qū)域232與邊緣加熱區(qū)域231的溫度，以及更好的控制第二加熱源233 與第一加熱源235的加熱時間以及加熱速率等，從而有效補償加熱基座外部邊緣區(qū)域與中 央區(qū)域在加熱過程中的溫度不均勻問題。進一步，本實用新型的加熱基座的上表面具有一中間凹陷部和位于兩側的凸起外 緣234。該中間凹陷部用以容納放置襯底M，所述襯底M的外邊緣被加熱基座上表面的凸 起外緣234所包圍。該包圍襯底M外邊緣的加熱基座凸起外緣234可以減緩襯底M外邊 緣的散熱速度，進一步更有效的補償加熱基座外部邊緣區(qū)域與中央區(qū)域在加熱過程中的溫 度不均勻，保證整個襯底M表面不同區(qū)域的溫度均勻性，使得在襯底M上沉積的薄膜具有 良好的均勻性。此外，該襯底M的外邊緣與凸起外緣234之間具有一定縫隙，以避免所述 襯底23與所述凸起外緣234的碰觸。如圖4所示，為本實用新型中襯底支撐基座23的俯視圖。所述的加熱基座的各個 加熱區(qū)域上設置有若干個通氣孔238，熱傳導氣體通過所述通氣孔238將被加熱的襯底支 撐基座的熱量均勻地傳遞到襯底M的背面，對襯底M進行加熱。由于襯底M是通過熱傳 導氣體進行加熱，所述熱傳導氣體與襯底M之間可以充分接觸，以解決了現有技術中加熱 基座與襯底之間采用面面接觸，因相互接觸不充分而引起襯底溫度分配不均勻的問題。進一步的，通過所述通氣孔238經加熱基座被輸送至襯底M背面的熱傳導氣體，最終從襯底 M與加熱基座凸起外緣234之間的縫隙中，以一定的壓力被排出至腔體21中。如此可以防 止從正對襯底M的上表面處的由噴淋頭22被送入腔體21中的反應氣體通過縫隙進入襯 底M的背面，進而防止反應氣體對襯底M背面與加熱基座的污染。本實施例中，采用氦氣 作為熱傳導氣體，因氦氣具有良好的熱傳導性能，因而可以對襯底M進行快速加熱。請參見圖4，在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述的加熱基座的中間凹陷部的 底表面上還分布設置有若干個凸臺239，用以支撐所述襯底M (如圖5所示)。本實用新型在薄膜沉積過程中，將襯底M放置在加熱基座的上表面的中間凹陷 部上，被該中間凹陷部的底表面上分布的凸臺239支撐，同時該襯底M的外邊緣被加熱基 座上表面的凸起外緣234所包圍，并且該襯底M的外邊緣與凸起外緣234之間留有一定縫 隙。隨后，將位于中央加熱區(qū)域235內鋁制的第一加熱源235和位于外部邊緣加熱區(qū) 域231內鋁制的第二加熱源233加熱至200-300攝氏度左右；通過利用電源控制器236分 別控制第一加熱源235和第二加熱源233的加熱時間以及加熱速率等，使得所述加熱源的 熱量被均勻傳導至加熱基座的中央加熱區(qū)域235和外部邊緣加熱區(qū)域231，使得整個加熱 基座的溫度均勻。此時，將具有良好的熱傳導性能的氦氣由通氣孔238通入已經被加熱的襯底支撐 基座內，其將被均勻加熱的加熱基座的熱量均勻地直接地傳遞到襯底M的背面，對襯底24 進行加熱，這種直接接觸式的加熱方法能讓氦氣與襯底M能接觸充分，使得襯底具有均勻 的加熱程度，此時在襯底表面所沉積的薄膜的均勻性即可得到保證。而穿過通氣孔238經加熱基座被輸送至襯底M背面的氦氣，最終從襯底M與加 熱基座凸起外緣234之間的縫隙中，以一定的壓力被排出至腔體21中。如此即可以有效保 證加熱氣體氦氣的通暢流通，也可以防止從正對襯底M的上表面處的由噴淋頭22被送入 腔體21中的反應氣體通過縫隙進入襯底M的背面，進而防止反應氣體對襯底M背面與加 熱基座的污染。本實用新型所提供的襯底支撐基座以及應用該襯底支撐基座的化學氣相沉積設 備，利用以下所列的技術特征等，從多方面改善加熱過程中的襯底M的溫度均勻性，提高 所沉積薄膜的均勻性。1)將加熱基座分為中央加熱區(qū)及外部邊緣加熱區(qū)域，使得襯底的邊緣與中間區(qū)域 能夠被均勻加熱；2)采用所述電源控制器分別獨立控制設置在中央或邊緣加熱區(qū)域內的第一 /第 二加熱源，以進行不同程度的加熱，進一步確保了襯底各個區(qū)域加熱的均勻性；3)所述加熱基座的上表面形成一中間凹陷部和凸起外緣，所述襯底被容納在中間 凹陷部內，所述凸起外緣包圍所述襯底的外邊緣，以減緩襯底外邊緣的散熱速度；4)通過在所述加熱基座上分布設置若干通氣孔，利用熱傳導氣體從背面吹向襯 底，對其進行直接接觸式的均勻加熱。本實用新型所提供的襯底支撐基座以及應用該襯底支撐基座的化學氣相沉積設 備，尤其適用于在大尺寸的襯底(玻璃襯底)上沉積薄膜，例如在面積大于1平方米的玻璃襯 底上沉積薄膜，在加熱過程中襯底具有極好的溫度均勻性，使得沉積的薄膜因此具有良好的均勻性。 盡管本實用新型的內容已經通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上 述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于 本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應由所附 的權利要求來限定。
權利要求1.一種襯底支撐基座，所述襯底支撐基座用于放置待沉積薄膜的玻璃襯底，其特征在 于，包含一加熱基座，具有中央加熱區(qū)域(232)和外部邊緣加熱區(qū)域(231)；若干加熱源，其被嵌設在所述中央加熱區(qū)域(232)和所述外部邊緣加熱區(qū)域(231)中；電源控制器(236)，其與所述加熱源耦合連接；其中，所述的加熱基座的上表面具有一中間凹陷部和凸起外緣(234);且該加熱基座上 設置有若干個通氣孔(238)以傳輸熱傳導氣體。
2.如權利要求1所述的襯底支撐基座，其特征在于，所述的加熱源包含若干第一加熱 源(235)和第二加熱源(233)；該第一加熱源(235)對應嵌設在所述中央加熱區(qū)域(232)中；該第二加熱源(233)對應嵌設在所述外部邊緣加熱區(qū)域(231)中。
3.如權利要求2所述的襯底支撐基座，其特征在于，所述的第一加熱源(235)和第二加 熱源(233)均為電熱絲。
4.如權利要求3所述的襯底支撐基座，其特征在于，所述的電源控制器(236)分別與每 個第一加熱源(235)以及第二加熱源(233)耦合連接。
5.如權利要求3所述的襯底支撐基座，其特征在于，所述的電源控制器(236)包含分別與每個第一加熱源(235)耦合連接的第一電源控制器；分別與每個第二加熱源(233 )耦合連接的第二電源控制器。
6.如權利要求1所述的襯底支撐基座，其特征在于，所述熱傳導氣體為氦氣。
7.如權利要求6所述的襯底支撐基座，其特征在于，所述的襯底(24)的外邊緣與凸起 外緣(234)之間具有縫隙。
8.如權利要求1-7中任一項所述的襯底支撐基座，其特征在于，所述的加熱基座的中 間凹陷部的底表面上分布設置有若干個支撐襯底(24)的凸臺(239)，所述襯底(24)的面積 大于1平方米。
9.一種應用如權利要求1所述的襯底支撐基座的化學氣相沉積設備，其特征在于，包 含一腔體(21)，設置于腔體(21)內的噴淋頭(22)，面對噴淋頭(22)設置的襯底支撐基座 (23)，以及設置于襯底支撐基座(23)上的襯底(24)。
10.如權利要求9所述的化學氣相沉積設備，其特征在于，該化學氣相沉積設備為低壓 化學氣相沉積設備。
專利摘要本實用新型公開了一種襯底支撐基座，包含被分隔形成若干中央加熱區(qū)域和若干外部邊緣加熱區(qū)域的加熱基座；被分別嵌設在中央加熱區(qū)域和外部邊緣加熱區(qū)域中的若干加熱源；與加熱源耦合連接的電源控制器。該加熱基座的上表面還具有一中間凹陷部和凸起外緣；且該加熱基座上分布設置有若干個通氣孔以傳輸熱傳導氣體。本實用新型還公開了一種應用該襯底支撐基座的化學氣相沉積設備。本實用新型適用于在大尺寸的襯底上沉積薄膜，在沉積薄膜的加熱過程中，能對襯底進行均勻加熱，使襯底保持良好的溫度均勻性，提高所沉積薄膜的均勻性。
文檔編號C23C16/46GK201817546SQ20102058114
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權日2010年10月28日
發(fā)明者李一成 申請人:理想能源設備(上海)有限公司